大視角反射成像觸控系統的製作方法
2023-04-23 07:11:02 2
本發明涉及光學觸控螢幕，尤其是指大視角反射成像觸控系統。
背景技術：
本人在申請號為2009101630727所描述的專利中公開了一種大視角反射成像觸控系統。該裝置將人的觸摸控制從觸屏旁邊解放出來：使用者用雷射束作為控制器，只要把「光點」發射到觸屏上，就能實現對觸屏的遙控點擊觸摸。使用該裝置，人們既可以在屏幕跟前實現操作，也可以離開屏幕實現操作。
使用該裝置，為了在離開屏幕較遠的位置能夠看到雷射點，需要將光點的亮度調亮，但由於雷射束強度較高，如果使用者在屏幕跟前操作時間過長，會感覺到雷射點的晃眼現象。
因此，人們需要得到一種設備，使得既能在離屏操作時能夠清楚的看到雷射點，又能在屏幕跟前操作時不受到晃眼的光點影響。這就需要一套裝置能夠兼容不同波長的光源實現對屏幕的觸控操作。尤其是離開屏幕的時候需要可見的強光操作，以及在屏幕跟前使用不可見的紅外光操作。
本人在申請號為200910169840x所描述的專利中公開了一種基於光學原理進行多點觸摸控制的裝置。該裝置能同時兼容多種波長的光源實現觸屏操作。
該專利使用多個攝像機同時工作，在每一個攝像機前面使用不同波長的濾光片，用以兼容不同波長的光源觸屏操作。在實際使用中增加了成本，以及使用的複雜性。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明實施例的主要目的在於提供一種大視角反射成像觸控系統，尤其是指一種利用同一臺攝像機實現兼容多種光源控制的光學觸控螢幕，從而解決了如前所述現有光學觸控螢幕方案面臨的問題。
採用本新型所示的方法，由於兼容多種波長的控制光源，使得用戶可以依據自己的需要選擇控制光源，從而獲得良好的觸控效果。
例如，選擇可見雷射用於離屏操作，以及選擇不可見紅外光用於在屏幕跟前的操作，這就使得用戶既能在離屏操作時能夠清楚的看到雷射點，又能在屏幕跟前操作時不受到晃眼的光點影響。
為達到上述目的，本新型實施例中的技術方案是這樣實現的：
一種大視角反射成像觸控系統，其包括，
光學控制器(101)和(102)，用於發送具有獨特顏色特徵的光學控制信號，將光學控制信號接射向光學顯示器(104)形成具有獨特身份標識的光點(105)和(106)；
信息處理器(103)，包括信息處理核心(107)，光點識別模塊(108)和視頻控制模塊(109)；
光學顯示器(104)，用於顯示信息。
其特徵在於，所述光學控制器(101)、(102)，還包括，雷射發射器；雷射發射器上有雷射燈開關控制按鈕，一旦按下則雷射燈打開，分別發射雷射束至(104)形成常亮的光點(105)、(106)；雷射發射器上雷射燈控制按鈕抬起，則雷射燈關閉，(105)、(106)滅；所述雷射發射器還包括，雷射筆、翻頁雷射筆、雷射教鞭、雷射指示器、雷射手電。
其特徵在於，所述的具有獨特身份標識的光點(105)、(106)，分別依據發光控制器所發射的不同顏色光束的中心波長，作為光點的身份標識；這些不同中心波長的光點可以被後面所述的光點識別系統識別區分出來。
其特徵在於，信息處理器(103)識別所述光點(105)和(106)所攜帶的控制信息，進行處理，將處理的結果在光學顯示器(104)中顯示；其信息處理核心(107)具有微處理器和存儲器；存儲器存儲有光點(105)和(106)的光學特徵所對應的信息系統處理事件列表；由微處理器依據該列表進行解釋、處理，最終將處理結果用文字、圖表、視頻、聲音等方式通過所連接的外設如視頻控制模塊(109)和網絡設備進行輸出。
其特徵在於，所述光點(105)和(106)所攜帶的控制信息，還包括，利用不同的光點特徵攜帶不同的控制信息。
其特徵在於，光點(105)和(106)的特徵，還包括，光點的明滅狀態、在光學顯示器(104)上的位置信息。
其特徵在於，多光點觸摸控制裝置光點特徵與信息系統處理事件的對應關系列表，包括如下關係，
光點特徵(303)，為光點(105)的亮或滅特徵；
消息事件(304)，為光點特徵(303)映射的信息系統處理事件：滑鼠1的左鍵按下或抬起事件；
光點特徵(305)，為光點(105)在顯示屏幕上面的位置；
消息事件(306)，為光點特徵(305)映射到信息系統處理事件：將光標1移動到光點(105)指示的位置；
光點特徵(307)，為光點(105)在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮；
消息事件(308)，為光點特徵(307)映射到信息系統處理事件：滑鼠1右鍵單擊；
光點特徵(309)，為光點(106)的亮或滅特徵；
消息事件(310)，為光點特徵(309)映射的信息系統處理事件：滑鼠2的左鍵按下或抬起事件；
光點特徵(311)，為光點(106)在顯示屏幕上面的位置；
消息事件(312)，為光點特徵(311)映射到信息系統處理事件：將光標2移動到光點(106)指示的位置；
光點特徵(313)，為光點(106)在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮；
消息事件(314)，為光點特徵(313)映射到信息系統處理事件：滑鼠2右鍵單擊。
其特徵在於，微處理器在依據光點(105)和(106)的光學特徵所對應的信息系統處理事件列表進行解釋、處理的過程中，其對每一個具有獨特身份特徵的光點處理的流程都是一樣的，包括如下步驟，
步驟(401)，設置已有光點記錄為否；
步驟(402)，攝像頭抓取新圖；
步驟(403)，識別系統判斷步驟(402)所得的新圖裡面有沒有光點，若有，則執行步驟(404)，若沒有，則執行步驟(405)；
步驟(404)，依據光點位置，設置信息系統的光標位置；
步驟(405)，判斷系統是否已經記錄有光點，若是，則執行步驟(406)，若沒有，則執行步驟(402)；
步驟(406)，觸發信息系統的左鍵抬起事件，並設置已有光點記錄為否；
步驟(407)，判斷系統是否已經記錄有光點，若否，則執行步驟(408)，若已經記錄，則執行步驟(409)；
步驟(408)，觸發信息系統的左鍵按下事件，設置已有光點記錄為真；
步驟(409)，判斷已有光點的持續時間是否超過了設定的激發右鍵時間，以及光點位置是否保持不變，若是，則執行步驟(410)，若否，則執行步驟(402)；
步驟(410)，觸發信息系統的右鍵單擊事件，設置已有光點記錄為否。
其特徵在於，光點識別模塊(108)由數個濾光片和攝像頭(112)組成；濾光片(110)和(111)分別能夠透過光學控制器(101)和(102)所發射的中心波長的光束，而濾掉其他波長的光線。
其特徵在於，攝像頭(112)還包括，cmos或者ccd攝像頭，用其對整個光學顯示(104)區域進行拍攝，將數字圖像輸入信息處理核心(107)進行識別處理，最終提取出光點(105)和(106)的特徵信息。
其特徵在於，所述光學顯示器還包括，使用投影儀投影。
其特徵在於，多光點觸摸控制裝置之光學控制器，包括，
按鍵模塊(501)，其內部的各個按鍵有不同的按鍵id，存儲於微處理模塊(502)中；
微處理模塊(502)，具有微處理器和存儲器；存儲器裡存儲了不同按鍵id對應的光點身份id和光點顏色信息列表；
發射光源模塊(503)，可以按照微處理模塊(502)的控制發射出不同顏色的光束；
電源模塊(504)，提供光學控制器運行所需的能量；
光學控制器受控發光流程，包括如下步驟，
步驟(505)，判斷是否有按鍵事件，若是，則執行步驟(506)，若否，則不做處理；
步驟(506)，在微處理模塊(502)存儲區裡取出按鍵事件對應的id；
步驟(507)，在微處理模塊(502)存儲區裡由按鍵事件id取出對應的光點身份id；
步驟(508)，在微處理模塊(502)存儲區裡由光點身份id取出相對應的光點顏色信息；
步驟(509)，由微處理模塊(502)控制發光模塊發射出相應顏色的光束；
光學控制器的硬體組成，還包括，
一按鍵(510)；
一微處理電路板(511)；
一發射光源(512)；
一電池(513)。
其特徵在於，使用多光點觸摸裝置的控制過程，包括以下步驟，
步驟(201)，使用者通過按動手中的光學控制器按鈕來控制發射不同光學特徵光束的開/關，從而控制射到顯示屏幕上不同光學特徵光點的亮/滅；通過轉動手中光學控制器射出特徵光束的方向，來控制顯示屏幕上不同光學特徵光點的位置；
步驟(202)，攝像頭不斷掃描、取得投影區域的圖像數據；光點識別系統依據圖像數據識別出不同身份光點的亮/滅、位置特徵；
步驟(203)，信息處理器依據光點特徵與信息系統處理事件的對應關係，觸發相應的信息系統處理事件，實現多點觸摸。
附圖說明
圖1為本發明實施例所述的大視角發射成像觸控系統組成圖；
圖2為本發明實施例所述的大視角發射成像觸控系統工作流程圖；
圖3為本發明實施例所述的大視角發射成像觸控系統之光點特徵與信息系統處理事件的對應關係圖；
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點表達得更加清楚明白，下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。
首先，介紹一下多光點觸摸控制裝置的工作原理：
用戶通過控制不同的光源，發射出不同光學特徵的光點至顯示屏幕；多光點觸摸裝置裡面依據各光點的不同光學特徵給每種光點記錄有獨特的身份標識；多光點觸摸裝置能夠識別出顯示屏幕上的各個不同光點，以及它們的移動、明滅等特徵；通過將光點的移動、明滅特徵對應為信息系統的光標移動、點擊事件，多光點觸摸裝置能把每一個光點作為一個單獨的觸摸控制點；這樣，用戶使用多個光點就可以作為多點觸摸控制輸入。
多光點觸摸控制裝置的系統結構：
圖1所示為光點觸摸控制裝置系統結構圖，包括光學控制器(101)、(102)，信息處理器(103)和光學顯示器(104)；
(101)為光學控制器，可以採用普通的650nm雷射燈，雷射燈功率小於5毫瓦，符合民用標準；(101)上有雷射燈開關控制按鈕，一旦按下則雷射燈打開，發射雷射束至(104)形成常亮的光點(105)；(101)上雷射燈控制按鈕抬起，則雷射燈關閉，(105)滅；
(102)為光學控制器，可以採用普通的532nm雷射燈，雷射燈功率小於5毫瓦，符合民用標準；(102)上有雷射燈開關控制按鈕，一旦按下則雷射燈打開，發射雷射束至(104)形成常亮的光點(106)；(102)上雷射燈控制按鈕抬起，則雷射燈關閉，(106)滅；
(103)為信息處理器，包括信息處理核心(107)，光點識別模塊(108)和視頻控制模塊(109)；
信息處理核心(107)可以採用intel或者amd或者arm等微處理平臺，具有微處理器和存儲器功能，存儲有光點特徵所對應的處理消息，由微處理器進行解釋、處理；並可以連接各種外設，將處理結果用文字、圖表、視頻、聲音等方式進行音視頻輸出，例如光點識別模塊(108)和視頻控制模塊(109)，以及網絡設備等；
光點識別模塊(108)由濾光片(110)、(111)和攝像頭(112)組成；其中，(110)採用能夠透過光學控制器(101)所採用的雷射燈中心波長的濾光片，濾掉其他波長的可見光；(111)採用能夠透過光學控制器(102)所採用的雷射燈中心波長的濾光片，濾掉其他波長的可見光；而(112)採用cmos或者ccd攝像頭，對整個(104)區域進行拍攝，將數字圖像輸入(107)進行識別處理，最終提取出(105)和(106)的特徵信息；
視頻控制模塊(109)可以採用vga顯卡，是(107)控制光學顯示器(104)的接口；
(104)為光學顯示屏幕，可以用投影儀在白幕或者白牆上投影得到。
多光點觸摸控制過程：
圖2為多光點觸摸控制工作流程圖；
步驟(201)，使用者通過開/關雷射筆來控制顯示屏幕上不同光學特徵雷射點的亮/滅；通過轉動手中雷射筆出射雷射束的方向來控制顯示屏幕上不同光學特徵雷射點的位置；
步驟(202)，攝像頭不斷掃描、取得投影區域的圖像數據；光點識別系統依據圖像數據識別出不同身份雷射點的亮/滅、位置特徵；
步驟(203)，信息處理器依據光點特徵與信息系統事件的對應關係，觸發相應的控制事件，實現多點觸摸。
多光點觸摸控制裝置光點特徵與信息系統處理事件的對應關係：
圖3建立起多光點觸摸控制裝置之光點特徵與信息系統處理事件的對應關係；
(301)表示用波長為650nm的紅雷射作為第一個光點的身份標識；
(302)表示用波長為532nm的綠雷射作為第二個光點的身份標識；這兩個不同波長的雷射可以被後面所述的光點識別系統識別區分出來；
光點特徵(303)為(301)的亮或滅特徵；
消息事件(304)為(303)映射的信息系統滑鼠1的左鍵按下或抬起事件；
光點特徵(305)為(301)在顯示屏幕上面的位置；
消息事件(306)為(305)映射到信息系統事件：將光標1移動到(301)指示的精確位置；
光點特徵(307)為(301)在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮；
消息事件(308)為(307)映射到信息系統事件：滑鼠1右鍵單擊；
光點特徵(309)為(302)的亮或滅特徵；
消息事件(310)為(309)映射的信息系統滑鼠2的左鍵按下或抬起事件；
光點特徵(311)為(302)在顯示屏幕上面的位置；
消息事件(312)為(311)映射到信息系統事件：將光標2移動到(302)指示的精確位置；
光點特徵(313)為(302)在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮；
消息事件(314)為(313)映射到信息系統事件：滑鼠2右鍵單擊。
對於不同身份光點，多光點觸摸控制裝置依據其光點的特徵與信息系統事件的對應關係觸發相應的流程都是一樣的：
多光點觸摸控制裝置之依據光點特徵與信息系統事件的對應關係觸發相應事件流程：
步驟(401)，設置已有光點記錄為否；
步驟(402)，攝像頭抓取新圖；
步驟(403)，識別系統判斷步驟(402)所得的新圖裡面有沒有光點，若有，則執行步驟(404)，若沒有，則執行步驟(405)；
步驟(404)，依據光點位置，設置信息系統的光標位置；
步驟(405)，判斷系統是否已經記錄有光點，若是，則執行步驟(406)，若沒有，則執行步驟(402)；
步驟(406)，觸發信息系統的左鍵抬起事件，並設置已有光點記錄為否；
步驟(407)，判斷系統是否已經記錄有光點，若否，則執行步驟(408)，若已經記錄，則執行步驟(409)；
步驟(408)，觸發信息系統的左鍵按下事件，設置已有光點記錄為真；
步驟(409)，判斷已有光點的持續時間是否超過了設定的激發右鍵時間，以及光點位置是否保持不變，若是，則執行步驟(410)，若否，則執行步驟(402)；
步驟(410)，觸發信息系統的右鍵單擊事件，設置已有光點記錄為否。
多光點觸摸控制裝置之光學控制器，包括，
按鍵模塊(501)，各個按鍵有不同的按鍵id，存儲於微處理器模塊(502)中；
微處理模塊(502)，具有微處理器和存儲器；存儲器裡存儲了不同按鍵id對應的光點身份id和光點顏色信息列表；
發射光源模塊(503)，可以按照微處理器模塊(502)的控制發射出不同顏色的光束；
電源模塊(504)，提供光學控制器運行所需的能量；
光學控制器受控發光流程，包括如下步驟，
步驟(505),判斷是否有按鍵事件，若是，則執行步驟(506),若否，則不做處理；
步驟(506),在微處理模塊(502)存儲區裡取出按鍵事件對應的id；
步驟(507),在微處理模塊(502)存儲區裡由按鍵事件id取出對應的光點身份id；
步驟(508),在微處理模塊(502)存儲區裡由光點身份id取出相對應的光點顏色信息；
步驟(509),由微處理模塊(502)控制發光模塊發射出相應顏色的光束。
光學控制器的硬體組成，還包括，
按鍵(510)；
微處理電路板(511)；
發射光源(512)；
電池(513)。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。